(57)【要約】  患者への投与する体外患者流体を調整する体外流体処理装置の灌流システム熱交換器における熱伝達を制御する方法は、灌流システム熱交換器を提供し、灌流システム熱交換器は、流体熱伝達媒体のための第１の流路と、熱伝達媒体との熱エネルギーの交換を介して温度制御される体外患者流体のための第２の流路とを含むステップと、第１の流路を通って熱伝達媒体を提供するステップとを含んでいる。熱伝達媒体は、グリコールのような抗菌性を有する成分を含んでいる。抗菌流体の供給によって、体外流体の細菌汚染のリスクを低減し、ひいては臨床上の合併症のリスクを低減する。
2019519328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に投与する体外患者流体を調整する体外流体処理装置の灌流システム熱交換器における熱伝達を制御する方法であって、
灌流システム熱交換器を提供し、前記灌流システム熱交換器は、流体の熱伝達媒体のための第１の流路と、前記熱伝達媒体との熱エネルギーの交換を介して温度制御される体外患者流体のための第２の流路とを含むステップと
前記第１の流路を通って前記熱伝達媒体を供給するステップと
を含み、前記熱伝達媒体は、抗菌性を有する成分を含む方法。
【請求項２】
前記灌流システム熱交換器は、人工肺の一部である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記灌流システム熱交換器は、心筋保護液送達システムの一部である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記灌流システム熱交換器は、流体ライン内の体外流体の温度を制御するために設けられた請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１の流路が前記第２の流路から流体的に隔離されていることを保証するステップを含む請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記熱伝達媒体は、ヒータークーラー流体である請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記熱伝達媒体は、殺菌性を有する請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記熱伝達媒体は、グリコールを含む請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記熱伝達媒体は、エチレングリコールを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱伝達媒体は、プロピレングリコールを含む請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記灌流システム熱交換器は、大気圧より低い圧力で作動することができるシステムの一部である請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
灌流システム熱交換器のためのヒータークーラー装置であって、ヒータークーラー装置は、ヒータークーラーデバイス及び抗菌流体を含むヒータークーラー装置。
【請求項１３】
前記ヒータークーラー流体は、前記抗菌流体によって構成される請求項１２に記載のヒータークーラー装置。
【請求項１４】
前記ヒータークーラーデバイスと中間流路との間に介在する中間熱交換器をさらに含み、前記ヒータークーラーデバイスは、前記中間熱交換器にヒータークーラー流体を供給するように設けられ、前記中間流路は、灌流システム熱交換器に供給される中間流体のために設けられ、前記中間熱交換器は、前記ヒータークーラー流体と前記中間流体との間の熱交換を可能にし、前記ヒータークーラー流体は、前記灌流システム熱交換器から流体的に隔離されている請求項１２又は１３に記載のヒータークーラー装置。
【請求項１５】
前記中間流体は、前記抗菌流体によって構成される請求項１４に記載のヒータークーラー装置。
【請求項１６】
前記抗菌流体は、殺菌性を有する請求項１２から１５のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項１７】
前記抗菌流体は、グリコールを含む請求項１２から１６のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項１８】
前記グリコールは、プロピレングリコール又はエチレングリコールを含む請求項１７に記載のヒータークーラー装置。
【請求項１９】
前記抗菌流体は、水及び／又は塩水をさらに含む請求項１７又は１８に記載のヒータークーラー装置。
【請求項２０】
体外灌流システムにおける熱伝達流体としての抗菌流体の使用。
【請求項２１】
灌流システム熱交換器のためのヒータークーラー装置であって、ヒータークーラーデバイスと中間流路との間に中間熱交換器を含み、前記ヒータークーラーは前記中間熱交換器にヒータークーラー流体を供給するように設けられ、前記中間流路は、前記灌流システム熱交換器に供給される中間流体のために設けられ、前記中間熱交換器は、前記ヒータークーラー流体と前記中間流体との間の熱交換を可能にし、前記ヒータークーラー流体は、前記灌流システム熱交換器から流体的に隔離されているヒータークーラー装置。
【請求項２２】
前記中間流体は、抗菌流体であることを特徴とする請求項２１に記載のヒータークーラー装置。
【請求項２３】
前記ヒータークーラー流体は、抗菌流体である請求項２１又は２２に記載のヒータークーラー装置。
【請求項２４】
前記中間熱交換器は、前記中間流路と一体であることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項２５】
前記中間熱交換器は、前記ヒータークーラーデバイスと一体化するための第１の熱交換要素と、前記中間流路と一体の第２の熱交換要素とを含む請求項２１から２４のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項２６】
前記中間熱交換器及び／又は前記中間流路は、前記ヒータークーラーデバイスから取り外し可能である請求項２１から２５のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項２７】
前記中間熱交換器及び／又は前記中間流路は、前記ヒータークーラーデバイスへの再取り付けを防止する構成を含む請求項２６に記載のヒータークーラー装置。
【請求項２８】
前記中間熱交換器及び／又は前記中間流路は、前記ヒータークーラーデバイスとの流体接続のため、及び／又は前記灌流システム熱交換器との流体接続のための迅速接続機構を含む請求項２１から２７のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項２９】
前記迅速接続機構は、自己封止膜を含む請求項２８に記載のヒータークーラー装置。
【請求項３０】
前記ヒータークーラー流体及び前記中間流体のいずれか又は両方の流量を制御する流れ制御装置をさらに含む請求項２１から２９のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項３１】
前記流れ制御装置は、ローラーポンプ、遠心ポンプ、又は外部駆動で使用する遠心インペラー装置を含む請求項３０に記載のヒータークーラー装置。
【請求項３２】
前記中間流路に又は前記ヒータークーラー流体を供給するヒータークーラー導管に１つ以上の逆止弁をさらに含む請求項２１から３１のいずれに記載のヒータークーラー装置。
【請求項３３】
前記ヒータークーラー流体、前記中間流体、及び／又は前記灌流システム熱交換器を通る体外患者流体の流量を決定するための流量センサー装置をさらに含む請求項２１から３２のいずれか記載のヒータークーラー装置。
【請求項３４】
前記ヒータークーラー流体、前記中間流体、及び／又は前記灌流システム熱交換器を通る体外患者流体の温度を決定するための温度センサー装置をさらに含む請求項２１から３３のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項３５】
前記中間熱交換器及び／又は前記中間流路は、充填ポートを含む請求項２１から３４のいずれかに記載のヒータークーラー装置。
【請求項３６】
ヒータークーラー流体と灌流システム熱交換器との間に熱伝達媒体として中間流体を循環させる熱伝達装置であって、第１の導管及び熱交換要素を含み、前記第１の導管は、前記灌流システム熱交換器の熱交換器入口及び熱交換器出口に接続して、前記灌流システム熱交換器を通り、及び前記熱交換要素を通る中間流体のための中間流路を形成し、前記熱交換要素は、前記ヒータークーラー流体と前記中間流体との間の熱伝達を可能にするともに、前記ヒータークーラー流体を前記中間流体から、及び前記灌流システム熱交換器から流体的に隔離するように構成された熱伝達装置。
【請求項３７】
前記中間流体は、抗菌流体である請求項３６に記載の熱伝達装置。
【請求項３８】
前記ヒータークーラー流体は、抗菌流体である請求項３６又は３７に記載の熱伝達装置。
【請求項３９】
前記熱交換要素は、第２の導管を含み、前記第２の導管は、ヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに接続可能である請求項３６から３８のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４０】
前記熱交換要素は、ヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに取り付けられた熱交換プレートに結合するように構成された請求項３６から３８のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４１】
前記ヒータークーラーデバイスとの流体接続のため、及び／又は前記灌流システム熱交換器との流体接続のための迅速接続機構をさらに含む請求項３６から４０のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４２】
１つ以上のコネクタは、再取り付けを防止する構成を含む請求項３６から４１のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４３】
前記第１の導管に１つ以上の逆止弁をさらに含む請求項３６から４２のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４４】
前記第２の導管に１つ以上の逆止弁をさらに含む請求項３６から４３のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４５】
外部駆動で使用する遠心インペラー装置をさらに含む請求項３６から４４のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４６】
充填ポートをさらに含む請求項３６から４５のいずれかに記載の熱伝達装置。
【請求項４７】
灌流システム熱交換器を通る体外流体の温度を設定する方法であって、
ヒータークーラーデバイスを提供するステップと、
前記ヒータークーラーデバイスにヒータークーラー流体を供給するステップと、
前記ヒータークーラーデバイスと前記灌流システム熱交換器との間に中間流路を提供するステップと、
前記中間流路に中間流体を供給するステップと、
前記ヒータークーラー流体と前記中間流体との間の熱交換のために構成するとともに、前記中間流体を前記ヒータークーラー流体から流体的に隔離するステップと、
前記灌流システム熱交換器を通る前記体外流体の温度を制御するために前記灌流システム熱交換器に前記中間流体を供給するステップと
を含む方法。
【請求項４８】
前記ヒータークーラーデバイスに提供されるヒータークーラー流体は、水よりも強力な殺菌性を有する流体である請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記ヒータークーラーデバイスに提供されるヒータークーラー流体は、抗菌流体である請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記中間流路に提供される中間流体は、水である請求項４７から４９のいずれかに記載の方法。
【請求項５１】
前記中間流路に提供される前記中間流体は、抗菌流体である請求項４７から４９のいずれかに記載の方法。
【請求項５２】
前記中間流路を提供するステップは、第１の導管を前記灌流システム熱交換器の入口及び出口に接続して、前記灌流システム熱交換器を通る中間流路を形成するステップを含む請求項４７から５１のいずれかに記載の方法。熱交換器。
【請求項５３】
前記ヒータークーラー流体と前記中間流体との間の熱伝達のために構成するステップは、第２の導管を前記ヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに接続して、熱交換要素を通る流路を形成するステップを含む請求項４７から５２のいずれかに記載の方法。
【請求項５４】
前記中間流路を提供するステップは、前記中間流路の熱交換要素を前記ヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに取り付けられた熱交換プレートに結合するステップを含む請求項４７から５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記灌流システム熱交換器を通る前記ヒータークーラー流体、前記中間流体、及び／又は前記体外流体の流量及び温度のうちの１つ以上を決定することをさらに含む請求項４７から５４のいずれかに記載の方法。
【請求項５６】
前記ヒータークーラー流体及び／又は前記中間流体の流量を制御することをさらに含む請求項５５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、血液供給システムなどの体外流体で使用するための熱交換機構に関する。特に、本発明は、体外灌流システムの処理装置を通る流体の温度を制御するための方法及びシステムに関する。これは、体外人工肺における血液の温度を制御するために、又は心筋保護液ポンプにおける心筋保護液の温度を制御するために使用してもよい。
【背景技術】
【０００２】
外科的処置の間、ヒータークーラーシステムは、患者に戻す前に、体外循環流体の温度を設定するために使用される。例えば、手術中に、患者の身体は、代謝活動を低下させるために、摂氏３７度の正常体温よりも低い、おそらく１５℃も低い人工低体温法によって冷やされることがある。逆に、隔離された四肢又は腹腔などの身体の他の部分は、３７度を超える、又は３７度に達しない温度に選択的に温められることがある。
【０００３】
従来のヒータークーラーシステムは、患者に投与される流体の温度を制御するために、人工肺を通る、心筋保護液ユニット（“cardioplegic”は、「心筋保護」を意味する）を通る、又はスタンドアロンの熱交換器を通るなどの医療機器を通るヒータークーラー伝達媒体として温度制御された水を供給する１つ以上の水槽を含んでいる。例えば、人工肺は、後で患者に投与する温度が適切であるように、人工肺で酸素が供給された血液の温度を設定するために、ヒータークーラーシステムからの熱伝達媒体としての温度制御された水を受け入れるコネクタを有する熱交換機構を含んでいる。同様に、心筋保護液、隔離された四肢灌流、左心バイパス及び他の処置は、熱交換器を使用して血液温度を制御している。
【０００４】
本発明は、外科処置中の温度管理を改良することに関する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、体外流体処理装置の灌流システム熱交換器における熱伝達を制御する方法が提供され、体外流体処理装置は、患者に投与する体外患者流体を調整する装置である。この方法は、灌流システム熱交換器を提供し、灌流システム熱交換器は、流体熱伝達媒体のための第１の流路と、熱伝達媒体との熱エネルギーの交換を介して温度制御される体外患者流体のための第２の流路とを含むステップと、第１の流路を介して熱伝達媒体を提供し、熱伝達媒体は抗菌性を有する成分を含むステップとを含んでいる。
【０００６】
抗菌流体、すなわち抗菌性を有する流体の供給は、体外流体の細菌汚染のリスクを低減し、ひいては臨床上の合併症のリスクを低減する。
【０００７】
有利なことに、抗菌流体の提供は、手間のかかる手作業による滅菌処置の必要性を低減する。
【０００８】
ＷＯ２００６／１１６６０３Ａ２は、カテーテル内の循環のための冷却又は加熱流体の供給源を提供することによって、患者又は患者の身体の領域の温度を調節する熱交換カテーテルを開示している。ＷＯ／２００６１１６６０３Ａ２では、カテーテルの代わりに、加熱流体は患者の体外で使用するように設計された加熱又は冷却パッド又はブランケットを通って循環してもよいことが示唆されている。
【０００９】
ＷＯ２００６／１１６６０３Ａ２に記載されているようなシステムは、身体又は身体領域の温度を間接的に制御するために使用される。本発明は、体外患者流体との直接の熱交換において抗菌流体を使用することが、前に行われたことから異なっている。本明細書で後述するように、「体外患者流体」によって、患者に投与するため、特にヒト患者の脈管系に投与するための温度制御された流体を意味し、それは血液と混ざって器官に直接に接触するようになる。
【００１０】
体外患者流体は、例えば、血液、生理的食塩水、又は（例えば、抗凝固又は心拍を制御するための）薬物のためのキャリア流体であってもよい。体外患者流体は患者への投与を意図しているので、その調製は厳格な安全手順に従う。体外患者流体の様々な特性は、狭い安全マージン内に調整される。調整されることがある特性の指示を提供するために、これらは、流量、圧力、酸性度（ｐＨ）、（例えば、血小板で希釈又は濃縮された）組成などを含むことがある。体外患者流体は無菌である必要があり、害を避けて物質間の複雑な相互作用を避けるためにその組成を厳密に制御されるが、それは、複雑な相互作用が意図しない結果を招くことがあるからである。狭い安全マージン内で制御される特性の１つは、温度であってもよい。
【００１１】
他の臨床装置用の熱交換器は、体外流体処理装置とは区別されるが、それは、体外流体処理装置が歴史的に水の使用のみが認可されてきた点においてである。例えば、熱交換器を有する人工肺又は心筋保護液ユニットは、水の使用のみ認可されることになる。結果として、製造業者は、水のみを熱交換媒体とみなしている。
【００１２】
本出願人は、抗菌成分の使用がいくつかの利益を有することを認識している。１つの利益は、それが、汚染のリスクを低減することである。さらなる利益は、熱伝達流体との熱交換を管理するために使用してもよい他の構成要素の滅菌要件が、より厳格でない滅菌要件であり得ることである。これにより、好ましい熱交換特性を有することがある構成要素を使用することが可能になる。
【００１３】
したがって、本発明の利益は、必ずしもヒト又は動物の身体のそのような処置に関連するとは限らない。１つの関心事は、細菌汚染のリスクを低減することである。他の関心事は、灌流システム熱交換器の熱伝達媒体側の熱伝達特性を最適化することである。このことは、エネルギー管理において、特に緊急時にバックアップ電源（例えばバッテリ）に依存する装置又は動作モードにおいて利益を有する。これに関連して、灌流システムは、単一の手押し車に複数の構成要素を含んだ統合灌流システムの形態で提供されてもよい。手押し車は、入力インターフェース、血液及びガス処理装置、血液タンク、いくつかのポンプ、及びバッテリーバックアップシステムを運んでもよく、バッテリーバックアップシステムによって、システムは停電時に動作することが可能になり、治療を続行するか、又は制御されたシャットダウンを保証する。加熱／冷却動作は電力を消費し、省エネルギーは非常に重要である。
【００１４】
これに関連して、体外流体処理装置の第１の流路における熱伝達媒体の使用が特に有益である。
【００１５】
いくつかの実施形態では、灌流システム熱交換器は、人工肺の一部である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、灌流システム熱交換器は、心筋保護液送達システムの一部である。
【００１７】
いくつかの実施形態では、灌流システム熱交換器は、流体ライン内の体外の患者流体の温度を制御するために提供される。
【００１８】
灌流システム熱交換器は、チューブの特定のセクション内の流体の温度を制御するように構成することができる「独立型」熱交換器であってもよい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、この方法は、第１の流路が第２の流路から流体的に隔離されていることを保証するステップを含んでいる。
【００２０】
患者に投与することが意図された体外流体のための処理装置に抗菌性を有する流体を通すことは、材料が破損した場合に熱伝達流体が体外患者流体に漏れる可能性が増加するというリスクを伴っている。
【００２１】
第１の流路が第２の流路から流体的に隔離されていることを保証するステップは、例えば、構造的損傷が存在しないという再保証を提供するための目視検査を含んでもよい。
【００２２】
第１及び第２の流路の流体隔離を保証するステップは、繰り返し実行されてもよい。
【００２３】
第１及び第２の流路の流体隔離を保証するステップは、より堅牢な材料による流路を設けることによって実施することができる。例えば、典型的な人工呼吸器はプラスチック製であり、人工呼吸器のハウジング及び熱交換流路を含む構成要素は、同じ材料から成形されていることがある。典型的な人工呼吸器の使用の態様から離脱して、流体の隔離を保証するステップは、金属を含む、又は金属からなる材料から第１の流路及び／又は第２の流路を提供するステップを含んでもよい。金属は、鋼、特にステンレス鋼であってもよい。したがって、本発明は、金属（例えば、ステンレス鋼）熱交換流路を含む人工肺の形態で提供されてもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、熱伝達媒体はヒータークーラー流体である。
【００２５】
熱伝達媒体は、ヒータークーラーデバイスによって供給されるヒータークーラー流体であってもよい。例示的なヒータークーラーデバイスを以下に説明する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、熱伝達媒体は殺菌性を有している。
【００２７】
いくつかの実施形態では、熱伝達媒体熱伝達媒体はグリコール、特にエチレングリコール及び／又はプロピレングリコールを含んでいる。
【００２８】
例えば、いくつかの実施形態では、本発明は、ヒータークーラーによって人工肺及び／又は心筋保護液ユニットの熱交換器に熱伝達媒体として直接に供給されるグリコールを使用することを提供する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、灌流システム熱交換器は、大気圧より低い圧力で作動することが可能なシステムの一部である。
【００３０】
この方法は、大気圧より低い条件で灌流システム熱交換器を動作させることを含んでもよい。例えば、人工肺は、低圧酸素化を提供するために低大気圧で作動させることができる。このように人工肺を操作する理由は、後述する。
【００３１】
本発明の第２の態様によれば、請求項１２に記載の灌流システム熱交換器のためのヒータークーラー装置が提供される。ヒータークーラー装置は、ヒータークーラーデバイスと抗菌液とを含んでいる。抗菌流体は、熱伝達流体であってもよい。
【００３２】
抗菌流体の供給は、体外流体の細菌汚染のリスクを低減し、したがって臨床上の合併症のリスクを低減する。
【００３３】
有利なことに、抗菌流体の供給は、手間のかかる手作業による滅菌手順の必要性を低減する。
【００３４】
「抗菌」とは、流体が細菌増殖を遅らせること、例えば流体が１つ以上の細菌、ウイルス又は真菌の増殖を遅らせることであることが理解されよう。
【００３５】
「細菌増殖を遅らせる」とは、細菌の死滅（殺菌性）及び／又は細菌増殖の阻害又は完全な防止（静菌性）を指すことが理解されよう。
【００３６】
したがって、ある実施形態では、抗菌流体は殺菌性である。ある実施形態では、抗菌流体は静菌性である。
【００３７】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー流体は、抗菌流体によって構成されている。
【００３８】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー装置は、ヒータークーラーデバイスと中間流路との間に中間熱交換器をさらに含み、ヒータークーラーデバイスは、中間熱交換器にヒータークーラー流体を供給するように設けられ、中間流路は、灌流システム熱交換器に中間流体を供給するように備えられ、中間熱交換器は、ヒータークーラー流体と中間流体との間の熱交換を可能にし、ヒータークーラー流体は、灌流システム熱交換器から流体的に隔離されている。
【００３９】
いくつかの実施形態では、中間流体は、抗菌流体によって構成されている。
【００４０】
いくつかの実施形態では、抗菌流体は、ヒータークーラー流体及び中間流体の両方として使用される。これは、体外流体の細菌汚染のリスクをさらに低減する。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー装置によって提供される流体は、抗菌流体からなる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、抗菌流体は静菌性である。いくつかの実施形態では、抗菌流体は殺菌性である。
【００４３】
抗菌流体は、１つ以上の抗菌添加剤を含んでもよい。１つ以上の抗菌添加剤は、殺菌性であってもよい。
【００４４】
抗菌流体は、グリコールを含んでもよい。グリコールは抗菌剤として作用することができ、有利なことに凍結防止剤としても機能する。これにより、抗菌流体に改善された熱特性がもたらされる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、グリコールはプロピレングリコールを含んでもよい。
【００４６】
他の適切な凍結防止剤は当業者に知られているであろう。適切な凍結防止剤の１つ以上をグリコールと組み合わせて又はグリコールの代わりに使用してもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態において、抗菌流体は、水及び／又は塩水を含んでいる。
【００４８】
抗菌流体は、１種以上の耐食添加剤を含んでもよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、抗菌流体は、水及びグリコールを含んでいる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、抗菌流体は、水、グリコール及び抗菌添加剤を含むか、又はそれからなる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、抗菌流体は、水、グリコール、抗菌添加剤及び耐食添加剤を含むか又はそれらからなる。
【００５２】
第２の態様の任意の実施形態は、第１の態様の実施形態と組み合わせることができる。ヒータークーラー装置は、第１の態様の実施形態で使用される抗菌流体を提供するために使用されてもよい。例えば、ヒータークーラー装置は、熱伝達流体のグリコールを人工肺及び／又は心臓保護液送達システムに供給するために使用されてもよい。同じヒータークーラー装置は、熱伝達流体を複数の灌流システム熱交換器に供給するために使用されてもよい。
【００５３】
本発明の第３の態様によれば、請求項２０に規定された体外灌流システムにおける熱伝達流体の抗菌流体の使用が提供される。
【００５４】
本発明の第４の態様によれば、請求項２１に規定された灌流システム熱交換器のためのヒータークーラー装置が提供される。この装置は、ヒータークーラーデバイスと中間流路との間に中間熱交換器を備え、ヒータークーラーデバイスは中間熱交換器にヒータークーラー流体を供給するように設けられ、中間流路は中間流体が灌流システム熱交換器に供給されるように設けられ、中間熱交換器がヒータークーラー流体と中間流体との間の熱交換を可能にし、それによってヒータークーラー流体が灌流システム熱交換器から流体的に隔離されている。
【００５５】
ヒータークーラーデバイスは、典型的には、熱伝達流体のタンク、熱伝達流体を加熱するためのヒーター、及び／又は熱伝達流体を冷却するためのクーラー、灌流システム熱交換器に熱伝達流体を供給するための供給ポート、及びヒータークーラーデバイスに熱伝達流体を戻すための戻りポートを含むことが理解されるであろう。
【００５６】
灌流システム熱交換器は、血液が体外灌流の過程で処理される血液処理装置などの処理装置と組み合わせて使用されてもよい。血液処理装置の例には、体外酸素療法器及び心筋保護液送達システムが含まれている。血液処理装置は、患者への投与のために血液又は他の流体を調製するために使用される。準備は、患者へのその後の投与に適するように、温度、駆動圧力、及び流速などの流体特性を設定することを含んでいる。熱交換器は、処理装置と一体であってもよく、又は独立した熱交換器として、例えば処理装置の下流に別個に配置されてもよい。
【００５７】
従来、ヒータークーラー流体は、制御された温度で、人工肺ライン又は心筋保護液ラインの熱交換器、又は灌流システムの任意の他の構成要素の灌流システム熱交換器に供給される。これは、人工肺ライン又は心筋保護液ラインを通過する流体の温度を設定するためである。ヒータークーラーの流体はまた、所定の患者の体温を維持するのを助けるために、温度制御マットに提供されてもよい。
【００５８】
ヒータークーラー流体から流体的に隔離された中間流路を設けることにより、ヒータークーラー流体以外の中間流体を中間流路に設けることができる。ヒータークーラー流体及び中間流体は、異なる物質であってもよい。これによって、中間熱交換器を介してヒータークーラー流体と中間流体との間の熱交換が可能になる。灌流システム熱交換器又はコイルなどの灌流システム熱交換器の構成要素をヒータークーラー流体と接触させることなく、中間流体を灌流システム熱交換器に循環させることができる。
【００５９】
これは、ヒータークーラー流体として水を使用することよりも有利である。温水は潜在的に有害な生物の繁殖を促進することが示されている。灌流システムの血液から流体的に隔離されているが、ヒータークーラー水浴からの液滴の交差汚染は、臨床的な合併症につながるか、又はそれに寄与すると考えられる。
【００６０】
ヒータークーラーデバイスの滅菌には、部品やコネクタごとに手動で拭き取り、数時間にわたることがある手順で消毒剤を使用してタンクをすすいだり、加熱したり、水洗いしたりする必要があるため、時間がかかる。さらに、手動滅菌手順は、ヒータークーラーデバイスを損傷する可能性がある。また、滅菌処置が十分に効果的でないリスクがある。
【００６１】
この問題にさらに対処するために、ヒータークーラー流体の水に代わるものとして、微生物増殖を遅らせる液体（消毒剤又は抗菌液とも呼ばれる）を使用することが検討されている。一例として、プロピレングリコールをヒータークーラー流体として使用することができる。プロピレングリコールは抗菌性を有している。あるいは、ヒータークーラー流体としてエチレングリコールを使用してもよい。いくつかの微生物はエチレングリコール中で生存することができるので、追加の抗菌剤を加えてもよい。
【００６２】
体外血液人工肺及び心筋保護液送達装置のように、既存のシステムは、熱伝達媒体として水を使用するので、既存のシステムは、関連する規制機関によって水との使用が承認されているだけである。これはまた、熱伝達媒体を灌流システム装置に供給するために使用されるヒータークーラーシステムが水のみを提供することを意味する。したがって、インセンティブはなく、当業者が他の移送媒体を考慮することも検討されていない。実際に利用可能な消毒剤は、しばしば腐食性であり、灌流システム装置の熱交換器コイルに損傷を与え、灌流システム熱交換器の寿命を低下させる。
【００６３】
中間流路を設けることにより、中間流路に例えば水、又は滅菌水のようなより少ない腐食性の流体を使用しながら、例えば、プロピレングリコールのような消毒剤をヒータークーラー浴に使用することができる。これにより、熱交換コイルのような灌流システム装置の構成要素を維持することを補助しながら、ヒータークーラー浴から生じる相互汚染の危険性が低減される。
【００６４】
いくつかの実施形態では、中間体流体は抗菌液である。いくつかの実施形態では、ヒータークーラー流体は抗菌流体である。いくつかの実施形態では、中間流体及びヒータークーラー流体は抗菌流体である。
【００６５】
中間流路は流体的に隔離され、中間流体は灌流システム熱交換器及び中間熱交換器を通って閉ループで循環することができるので、このことは、いくつかの実施形態では、中間流路の回路は、一回の使用又は使い捨てユニットとして構築できることを意味している。このことは、流体の長期的に腐食性の可能性のある影響が懸念される必要はないことを意味している。
【００６６】
いくつかの実施形態では、中間熱交換器は中間流路と一体である。
【００６７】
このことによって、中間流路及び対応する中間熱交換器の設置、交換及び／又は除去が容易になる。例えば、このことによって、適切に寸法決めされた熱交換器を中間流路に使用することが保証される。中間流路は、中間熱交換器の導管によって構成されてもよいことが理解されよう。
【００６８】
いくつかの実施形態では、中間熱交換器は、ヒータークーラーデバイスと一体化するための第１の熱交換要素と、中間流路と一体の第２の熱交換要素とを含んでいる。
【００６９】
第１の熱交換要素及び第２の熱交換要素は、熱的に結合するように接続され、熱交換装置を構成することができる。例えば、第１の熱交換要素は、第１の放熱プレートによって構成されてもよく、第２の熱交換要素は、プレート間の熱交換を可能にするように結合することができる第２の放熱プレートによって構成されてもよい。
【００７０】
いくつかの実施形態では、中間熱交換器及び／又は中間流路は、ヒータークーラーデバイスから取り外し可能である。
【００７１】
取り外し可能な中間流路は、使い捨て可能な、すなわち「消耗品」の装置として使用することができる。このことは、中間流路が単一の処理コースに使用されると廃棄されるため、交差汚染リスクをさらに低減している。一体型の中間熱交換器を有する又は一体型の熱交換要素を有する実施形態では、これはまた、中間流路とともに取り外し可能である。
【００７２】
「取り外し可能」とは、中間熱交換器及び／又は中間流路が、ヒータークーラーデバイスを損傷することなく、ヒータークーラーデバイスに取り付けられ、かつそこから取り外されることを意味することが理解される。したがって、中間熱交換器及び／又は中間流路は、取り付け可能及び取り外し可能である。
【００７３】
このことは、ヒータークーラーデバイスが滅菌流体で操作されることができ、温水とともに使用される中間流路が各処理コースの後に廃棄されるため、不十分な滅菌手順が微生物増殖を起こすリスクをさらに低減している。
【００７４】
使用された中間熱交換器及び／又は中間流路を廃棄した後、次の手順のために交換したものを使用することができ、一方、ヒータークーラーデバイスの滅菌要件は低減される。したがって、使い捨てデバイスを提供することは、微生物増殖のリスクをさらに低減している。
【００７５】
いくつかの実施形態では、取り外し可能な中間熱交換器及び／又は中間流路は、ヒータークーラーデバイスへの再取り付けを防止する構成を備えている。
【００７６】
再取り付けを防止する配置は、中間流路の一体構成要素を破壊する機構によって具体化してもよい。
【００７７】
例えば、消耗品の中間流路は、ヒータークーラーデバイスへの一回の取り付けを可能にし、一旦取り外されると、同じ接続機構が再取り付けされないように、取り付け又は取り外し時にその構成を変える接続機構を含んでもよい。この作用のために、連結機構は、構成を変更するための特徴を構成する折りたたみ可能な要素又は予め設定された脆弱性の特徴を含んでもよい。
【００７８】
再取り付け防止構成は、使用済み装置の意図しない再使用を防止し、それによって汚染のリスクを低減している。
【００７９】
中間流路は、固有のシリアル番号を有するＲＦＩＤタグのようなタグを含んでもよい。ヒータークーラーシステムは、ＲＦＩＤタグと通信するためのインターフェースを有してもよい。これは、中間流路の使用に関連する情報を格納するために使用してもよい。
【００８０】
例えば、ヒータークーラー装置のコントローラは、中間流路の使用に関する情報をヒータークーラーデバイスに格納してもよい。ヒータークーラー装置は、以前に使用されたと識別された中間流路の使用を拒否する構成を備えていてもよい。ヒータークーラー装置は、中間流路が予め指定された時間より長く使用される場合に通知を発してもよい。例えば、ヒータークーラー装置は、中間流路が２０時間以上使用されていると、通知信号を発するように構成されてもよい。
【００８１】
同様に、中間流路に関連するコントローラ又はメモリ装置は、中間流路の使用に関する情報を記憶するように構成されてもよい。
【００８２】
いくつかの実施形態では、中間熱交換器及び／又は中間流路は、ヒータークーラーデバイスとの流体接続及び／又は灌流システム熱交換器との流体接続のための迅速接続機構を備えている。
【００８３】
これにより、ヒータークーラーデバイスと灌流システム熱交換器との間の中間流路の設置が容易になる。迅速接続機構とは、１つ又はわずかな手の動きで行われるプッシュフィット又はプッシュターンフィットによって液密接続が確立されるようにするメカニズムである。例えば、迅速機構はハンセン（Ｈａｎｓｅｎ）型迅速接続カップリング等であってもよい。
【００８４】
いくつかの実施形態では、迅速接続機構は、自己封止膜を含むか、又はそれによって構成される。
【００８５】
このことによって、液密接続を提供しながら装置の設置が容易になる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー装置は、ヒータークーラー流体及び中間流体のいずれか又は両方の流量を制御するための流量制御装置を備えている。
【００８７】
ヒータークーラー流体及び中間流体の一方又は両方の流量を制御することにより、ヒータークーラー流体と中間流体との間の熱交換を改善することができる。流れ制御装置は、中間熱交換器と一体であってもよく、及び／又は中間流路と一体であってもよい。
【００８８】
いくつかの実施形態では、流れ制御装置は、外部駆動装置とともに使用するためのローラーポンプ、遠心ポンプ、又は遠心分離機インペラー装置を含んでいる。
【００８９】
ローラーポンプ、又は蠕動ポンプは、流体と接触することなくポンピングを可能にし、最大７又は８リットル／分の流速に対して実用的である。使い捨て可能な中間流路と関連して、異なる使い捨ての流路に同じローラーポンプを使用することができる。したがって、使い捨てシステムは、ローラーポンプとともに使用するのに十分な長さ及び可撓性を有するチューブ部分を備えてもよい。
【００９０】
遠心ポンプは、標準的な構成のローラーポンプと比較して、より高い流速を可能にし、より高い潜在的な流出量を有している。遠心ポンプは、使い捨てシステムと一体化することができる。同様に、軸流ポンプ、指ポンプ、又はＭ型ポンプを使用してもよい。
【００９１】
中間流路は、一体化されたインペラーを含んでもよい。一体化されたインペラーは磁石を含んでもよい。磁石は、流体的に隔離されるようにオーバーモールドされていてもよい。
【００９２】
インペラーは、外部駆動機構とともに使用するための遠心分離機インペラーとして使用してもよい。例えば、中間流路は、外部磁気インペラー駆動用の一体型磁気インペラーを備えてもよい。
【００９３】
流量制御機構を設けることにより、熱交換は、一方の流体の流量を他方の流体に対して制御することにより、より良好に調節することができるので、よりエネルギー効率の良い動作モードを実現してもよい。
【００９４】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー装置は、中間流路内又はヒータークーラー流体を供給するヒータークーラー導管内に１つ以上の逆止弁を含んでいる。
【００９５】
逆止弁は、中間熱交換器又は中間流路のコネクタの近傍又はその近傍に配置してもよい。このことは、中間熱交換器及び／又は取り外し後の中間流路にヒータークーラーの流体又は中間流体を収容するのに役立つ。このことによって、腐食性の性質を有するヒータークーラー剤流体及び／又は滅菌されない可能性のある中間体流体のこぼれの危険性が低減される。
【００９６】
逆止弁は、ボール封止弁によって実現されてもよい。
【００９７】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー装置は、ヒータークーラー流体、中間流体、及び／又は灌流システム熱交換器を通過する体外の患者流体の流量を決定するための流量センサー装置を備えている。
【００９８】
「体外患者流体」とは、患者に投与するために温度制御される流体を意味している。これは、例えば、血液、生理食塩水、又はキャリア流体であり得る。
【００９９】
流量センサー装置は、ヒータークーラーの流体、中間の流体、及び／又は体外の患者の流体の実際の流量を決定することを可能にしている。このことは、それぞれの流体の実際の流量のより良いフィードバックを提供し、それは、実際の流量に応答して各流体の１つ以上の流量を制御するために使用することができる。
【０１００】
流量センサー装置は、流量制御装置の動作パラメータから流量値を導出する構成によって構成してもよい。例えば、流量（例えば、ポンプ速度、チューブ径など）を制御するためにポンプを使用する所与の設定では、毎分の回転数又はストロークを流量と相関させることができる。例えば、流量センサー装置は、遠心分離機インペラーを駆動するために使用される外部モータから動作パラメータを導出する構成によってもよい。
【０１０１】
このことによって、フィードバック制御ループが実現される。例えば、体外の患者の流体の例は、患者に戻される酸素化された血液である。例示的な例を提供するために、臨床的な理由から、酸素化された血液の患者への供給を増加させる必要があることがある。換言すれば、体外の患者の流体の流量を増加させてもよく、ひいては人工肺の熱交換器を通る流量も増加させてもよい。その場合、灌流システム熱交換器は、温度制御された中間熱伝達流体の適切な供給を必要としてもよい。このことは、適切な流量及び／又は温度を設定することによって適切な温度勾配を保証する閉ループ制御によって保証されてもよい。
【０１０２】
熱伝達要件を決定及び制御し得ることにより、より効率的な熱伝達手順を実施することができる。
【０１０３】
実施形態では、ヒータークーラー装置は、ヒータークーラー流体、中間流体、及び／又は灌流システム熱交換器を通過する体外の患者流体の温度を決定するための温度センサー装置を備えている。
【０１０４】
これによって、フィードバック制御ループが実現される。例えば、コントローラは、温度センサー装置の温度センサーによって読み取られた温度値を、設定温度閾値に対して解釈してもよい。制御装置は、灌流システム熱交換器における熱交換速度を増加又は減少させるために、必要に応じて、温度制御流体が循環する速度を減少又は増加させるように流量制御装置を動作させてもよい。
【０１０５】
温度センサーは、熱交換回路内の井戸内に置くことができるサーミスタプローブなどの任意の適切な温度センサーによって構成してもよい。他のオプションは、ライン内の流体の間接測定に適した赤外線温度センサーである。非接触センサーを使用して、使い捨て中間流路内の温度を測定してもよい。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、中間流路は充填ポートを含んでいる。
【０１０７】
充填ポートは、使用前後の中間流路の充填及び排出を容易にしている。ポートは、充填及び排出のための流体封止接続を容易にするために、チューブ用のコネクタを備えてもよい。充填ポートは、容器から流体を吸引し、流体によって置換された空気を付随して排気するために設けられた吸引システムによって構成してもよい。
【０１０８】
本発明の第５の態様によれば、請求項３６に規定されているように、中間流体を熱伝達媒体としてヒータークーラー流体と灌流システム熱交換器との間で循環させるための熱伝達装置が提供される。熱伝達装置は、第１の導管と熱交換要素とを備えている。第１の導管は、灌流システム熱交換器及び熱交換要素を通る中間流体のための中間流路を形成するために熱交換器入口及び熱交換器出口に接続するための付属物を含んでいる。熱交換要素は、ヒータークーラー流体と中間流体との間の熱伝達を可能にし、ヒータークーラー流体を中間流体及び灌流システム熱交換器から流体的に隔離するように構成されている。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、中間体流体は抗菌流体である。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー流体は抗菌流体である。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、熱交換要素は、第２の導管を備え、第２の導管は、ヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに接続可能である。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、熱交換要素は、ヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに取り付けられた熱交換プレートと結合するように構成されている。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、熱伝達装置は、ヒータークーラーデバイスとの流体接続及び／又は灌流システム熱交換器との流体接続のための迅速接続機構をさらに含んでいる。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、１つ以上のコネクタは、再接続を防止する構成を含んでいる。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、熱伝達装置は、第１の導管及び／又は第２の導管に１つ以上の逆止弁をさらに備えている。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、熱伝達装置は、外部駆動装置とともに使用するインペラー装置をさらに備えている。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、熱伝達装置は、充填ポートをさらに備えている。
【０１１８】
第３の態様の熱伝達装置は、第２の態様の中間熱交換器及び／又は中間流路を形成するために使用してもよいことが理解されるであろう。したがって、第３の態様の実施形態は、第２の態様の実施形態のいずれか１つの中間要素に関連して説明された１つ又は複数の特徴を含んでもよい。例えば、第１の導管は、充填ポートを含んでもよい。第１の導管は、流量制御装置を備えていてもよい。例えば、流量制御装置は一体型ポンプを含んでもよい。流量制御装置は、遠心ポンプのインペラーとして外部駆動機構とともに使用するための一体型インペラーを備えていてもよい。インペラーは、外部磁気駆動機構とともに使用するために、磁気的（又は磁石と結合されている）なものであってもよい。流量制御装置は、ローラーポンプとともに使用するのに十分な長さの部分によって構成されてもよい。
【０１１９】
本発明の第６の態様によれば、請求項４７に記載の灌流システム熱交換器を通過する体外流体の温度を設定する方法が提供される。
【０１２０】
この方法は、ヒータークーラーデバイスを提供するステップと、ヒータークーラーデバイスにヒータークーラー流体を提供するステップと、ヒータークーラーデバイスと灌流システム熱交換器との間に中間流路を提供するステップと、中間流路に中間流体を提供するステップと、中間流体をヒータークーラー流体から流体隔離しながらヒータークーラー流体と中間流体との間の熱交換を行うステップと、灌流システム熱交換器を通る体外流体の温度を制御するために灌流システム熱交換器に中間流体を供給するステップとを含んでいる。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラーデバイスに提供されるヒータークーラー流体は、水よりも強力な殺菌性を有する流体である。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラーデバイスに提供されるヒータークーラー流体は、抗菌流体である。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、中間流路に提供される中間流体は水である。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、中間流路に提供される中間流体は、抗菌流体である。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、中間流路を提供するステップは、第１の導管を灌流システム熱交換器の入口及び出口に接続して、灌流システム熱交換器を通る中間流路を形成するステップを含んでいる。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、ヒータークーラー流体と中間流体との間に熱伝達体を配置するステップは、第２の導管をヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに接続して、熱交換要素を通る流路を形成するステップを含んでいる。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、中間流路を提供するステップは、中間流路の熱交換要素を、ヒータークーラーデバイスの供給ポート及び戻りポートに取り付けられた熱交換プレートと連結するステップを含んでいる。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、この方法は、灌流システム熱交換器を通るヒータークーラー流体、中間流体、及び／又は体外流体の流量及び温度のうちの１つ又は複数を決定することを含んでいる。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、この方法は、ヒータークーラー流体及び／又は中間流体の流量を制御することを含んでいる。
【０１３０】
第６の態様による方法は、第１から第５の態様のいずれかの態様の使用を含んでもよい。例えば、実施形態では、この方法は、使用される中間熱交換器を未使用の中間熱交換器で置き換えることを含むことができる。このような置換は、２つの処置手順の間に行ってもよい。
【０１３１】
上述の態様の実施形態では、灌流システム熱交換器を人工肺に組み込んでもよい。人工肺は、酸素化ガスに曝されることにより酸素低減（静脈）血液を酸素化するために設けられ、未使用の酸素化ガスは、人工肺のガス出口を介して排気ガスとして取り出される。
【０１３２】
人工肺は、人工肺の入口と人工肺の排気との間の酸素化ガスのためのガス経路が人工肺の外部の大気から圧力隔離されることを意味する閉鎖系であってもよい。このように、供給ガス入口から排気ガス出口への人工肺内の圧力は大気圧以下に維持されてもよい。このことは、低圧源を使用して排気ガス出口から流出させることによって達成されてもよい。閉鎖系は、人工肺の外側は大気圧であると予想することができるが、人工肺の大気圧より低い圧力レベルを可能にしている。
【０１３３】
閉鎖系として動作可能であるにもかかわらず、人工肺は、（例えば、酸素化ガスが供給ガス入口で供給され続ける間に排気ガスチューブの偶発的な遮断のために）過加圧に対するフェイルセーフ機構を必要とすることがある。例えば、本出願人による英国特許出願第ＧＢ１７０５５５６．７号は、閉鎖系の状態で、したがって大気圧より低い圧力で酸素化を行うことを可能にするために、人工肺の排気チャンバを人工肺の外部の環境から圧力隔離する圧力隔離装置及び方法を開示している。ＧＢ１７０５５５６．７に記載された圧力隔離装置は、排気ガス室の過加圧に対するフェイルセーフ機構を提供している。
【０１３４】
大気圧より低い圧力での酸素化、又は低圧酸素化は、下記の理由から興味深い。低圧酸素化をよりよく理解するために、中空繊維人工肺の例を使用して、通常の大気酸素化においてに起こる関連機構の要約が提供される。酸素化ガス（すなわち、空気に類似し、所望の酸素分圧及び動脈血中の二酸化炭素の分圧を達成するために必要な酸素及び窒素含有量に混合されたガス）は、チューブを介して導かれ、必要であれば、麻酔剤気化器を介して、人工肺のガス入口に達し、中空糸の束を通る（気相）ように導かれ、中空繊維の外側（血液相）にわたって血液が人工肺の内部を通っている。繊維壁はガス透過性であり、ガスの移動が繊維壁を介してより高い濃度（例えば、酸素化ガス中の酸素又は静脈血中の二酸化炭素）からより低い濃度（例えば、静脈血中の酸素又は酸素化ガス中の二酸化炭素）に起こる。
【０１３５】
人工肺から出る血液は、動脈血と呼ばれ、動脈血に必要な酸素分圧（ＰａＯ２）と、動脈血中の二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）とを有するように酸素化される。ＰａＯ２及びＰａＣＯ２は以下のように調整される。ＰａＯ２は、酸素化ガス（ＦｉＯ２）中の窒素の割合に対する酸素化ガスの酸素含有量（吸気酸素の割合、ＦｉＯ２）によって調整することによって影響され得る。混合空気の大部分は窒素からなる。ＰａＣＯ２は、酸素化ガスの流量（一般に「スウィープ」と呼ばれる）を調整することによって影響され得る。気相中の窒素は、血相と比較して気相中の圧力が等しくなるようにそれ自身のバランスを取ろうとする。
【０１３６】
体外酸素化システムには、ガス状微小泡沫（ＧＭＥ）の形成のリスクを伴うという問題が存在し、それは、血液を循環系に入れることによって、特にＧＭＥ泡沫が高い窒素含有量を有するときに推進されることがある。窒素を含むＧＭＥは、空気が血液と接触すると生成される。このことは、例えば血液吸入のとき、心臓開室において、特定の薬物投与手順の間、ポンプ回路内の高負圧領域の間、又は血液の温度が現在の窒素の体積が溶液中に溶解したままである可能にしないときに温まっている間（そして、窒素が、それによって、「気泡の形で溶液から出る」）などの臨床シナリオで起こる機会がある。
【０１３７】
ひとたび血流に入ると、体内の窒素含有気泡と周囲の血液／組織との間に拡散勾配がほとんど又は全くない。したがって、ひとたび存在する窒素含有気泡は、溶液中に溶解しない傾向がある。血液中のＧＭＥは、タンパク質を気泡表面に付着させ、比較的迅速にコーティングを発達させ、それは、気泡の中へ／気泡からの気体の拡散をさらに阻害する障壁として作用している。この窒素を含むタンパク質で覆われた気泡は、固体表面を有する中空粒子のように似ており、組織への血流の固体塞栓閉塞に関連するのと同じ潜在的な病的状態が伴っている。さらに、ＧＭＥは血管内層に損傷を与え、血管炎症を引き起こす可能性がある。これはまた、凝固経路を刺激し、出血／凝固の問題を引き起こし得る。
【０１３８】
体外換気の間のＧＭＥを減少させる試みには、血液温度差の制限、回路への直接的な吸入戻りの最小化、遅い速度での血液への薬物注入の操作、術野のＣＯ２による充満、静脈／心臓切開フィルター／リザーバー内の脱泡薬の利用、及び動脈バブルトラップ／パージ装置のようないくつかの技術が含まれる。これらの試みにもかかわらず、感知装置によって測定されるＧＭＥの存在は、体外システムにおける動脈血中の共通事象である。
【０１３９】
上記のように、酸素化ガス中の窒素は、酸素化ガス（ＦｉＯ２）中の酸素分圧を設定するために使用され、それは、人工肺を出る動脈血（ＰａＯ２）の酸素分圧に直接的に影響を及ぼしている。
【０１４０】
例えば、純粋な酸素（又は酸素と二酸化炭素の混合物）を使用するなどして、酸素化ガス中の窒素を減少又は排除することにより、血液中の窒素の分圧を、実用的な除去の点まで大きく低下させることができる。このことを例として説明すると、２０から２１％の領域（残りの７９から８０％はほとんどが窒素である）にある、空気と同様の酸素含有量の代わりに、人工肺の入口に入る酸素化ガス中の酸素含有量は１００％に近くてもよい。しかし、体外血液換気のために大気圧で１００％酸素を使用すると、動脈血中の酸素分圧（ＰａＯ２）が非常に高くなる。高いＰａＯ２は、例えば、損傷する遊離酸素ラジカルを生成することがあり、患者に悪影響を及ぼすため、望ましくない。さらに、血液中のガスの高い分圧は、溶解阻害効果によるＧＭＥ発生の傾向を増加させる逆効果を有している。
【０１４１】
しかし、大気圧より低い圧力でより高い酸素含有量が提供される場合、動脈血中の対応する分圧は、平衡時に血液中の酸素含有量を低下させる。このように、大気圧より低い圧力レベルでは、非ガス飽和動脈血環境が人工肺内に提供され、酸素の分圧ＰａＯ２は、酸素化ガス中の窒素を使用する必要なく低くなっている。
【０１４２】
さらに、非ガス飽和状態では、血液中の任意の気泡は、実質的に、気泡−血液界面にタンパク質コーティングが形成される前に、より迅速に溶解する傾向がある。したがって、酸素化ガスにおける窒素の必要性を回避することと、ＧＭＥ形成を防止することに加えて、非ガス飽和血液も既存の気泡の溶解を促進する低圧換気という２つの利点があると考えられている。
【０１４３】
低圧機能を有する人工肺での例えばグリコールのような抗菌熱伝達流体の使用は、熱伝達流体として水を使用するときとは異なる温度変化の速度を可能にしている。このことによって、エネルギー管理を改善することができ、そっれは、バックアップエネルギーに頼っているときに重要であり、細菌汚染のリスクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
本発明の例示的な実施形態を、図面を参照して説明する。
【図１】従来のヒータークーラー装置の構成要素の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態によるヒータークーラー装置の構成要素の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の別の例示的な実施形態によるヒータークーラー装置の構成要素の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による熱伝達装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の別の例示的な実施形態による熱伝達装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の別の例示的な実施形態による熱伝達装置の部分透視斜視図である
【図７】本発明の別の例示的な実施形態による熱伝達装置の部分断面図である
【図８】本発明の例示的な実施形態によるヒータークーラー装置の構成要素の等角図である。
【図９】本発明の実施形態によるヒータークーラーシステムを使用して温度を制御するための制御方法の方法ステップの例示的なシーケンスのステップを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態による灌流システム熱交換器における熱伝達を制御する方法の方法ステップの例示的なシーケンスのステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１４５】
図１は、灌流システムとともに使用するための先行技術のヒータークーラーシステムを概略的に示している。ヒータークーラーシステムは、ヒーター１２及びクーラー１４を有するヒータークーラーデバイス１０を含んでいる。ヒーター１２及びクーラー１４は、ヒータークーラー流体１１の温度を設定するために使用される。ヒータークーラー流体１１は、供給ポート１８を介して、灌流システム熱交換器に循環され、戻りポート１６を介してヒータークーラーデバイスに戻される。
【０１４６】
灌流システム熱交換器は、人工肺２０の一体的な構成要素として示されている。人工肺２０は、酸素供給ライン２４からの酸素化ガスに曝すために酸素化膜２８を介して血液を流す血液ライン２２を含んでいる。人工肺における酸素化の前に、血液は状態２２Ａにある。酸素化の後、血液は状態２２Ｂで人工肺を離れる。状態２２Ｂは、患者に投与するために血液が酸素化されている状態であってもよい。酸素供給ライン２４の酸素化ガスは状態２４Ａで供給され、酸素化ガスは排気ガスとして状態２４Ｂで排出される。
【０１４７】
人工肺２０は、酸素化膜２８の上流にあり、血液ライン２２に沿って配置され、一体化された、又は関連する熱交換器２６を備えている。ヒータークーラー流体１１は、供給ポート１８から入口３２を介して熱交換器２６に循環され、ライン２２内の血液の温度を設定する。ヒータークーラー流体１１は、出口３４を介して熱交換器２６を離れ、戻りポート１６を介してヒータークーラーデバイス１０に戻って循環される。
【０１４８】
図１のシステムは、ヒータークーラーデバイス１０からのヒータークーラー流体１１を熱交換器２６を介して流すことによって、状態２２Ｂにおける血液の温度を制御することができ、ヒータークーラー流体１１が、熱交換器２６を通過する。
【０１４９】
図２及び図３はそれぞれ、本発明の例示的な実施形態を示している。図２及び図３では、図１に記載された構成要素に対応する構成要素には同じ符号が使用されている。
【０１５０】
図２において、ヒータークーラーデバイス１０は、供給ポート１８を介して循環し、戻りポート１６を介して戻されるヒータークーラー流体１１の温度を設定するために使用されるヒーター１２及びクーラー１４を含むヒータークーラー装置１０を含んでいる。人工肺２０は、酸素化膜２４を介して酸素供給ライン２４に状態２４Ａで供給され、排気ガス２４Ｂとして排出される酸素化ガスに、酸素化膜２８を介して曝露することによって、血液ライン２２の酸素減少血液２２Ａから酸素化ガス２８を生成するために設けられている。
【０１５１】
状態２２Ｂにおける血液の温度をその後の患者への投与に適するように制御するために、人工肺２０は、熱伝達流体を受け取る入口３２と熱伝達流体を循環させることを可能にする出口３４とを含む灌流システム熱交換器を構成する熱交換器２６を含んでいる。
【０１５２】
図２のシステムは、中間流体３１が循環できる中間流路３０を含んでいる。中間流路３０は、中間流路の中間熱交換器を構成する熱交換器４０を貫通している。熱交換器４０は、入口ポート３６及び出口ポート３８を含むヒータークーラー流路４６を含んでいる。入口ポート３６は、ヒータークーラーデバイス１０の供給ポート１８と流体接続するために設けられている。出口ポート３８は、ヒータークーラーデバイス１０の戻りポート１６と流体接続するために設けられている。
【０１５３】
ヒータークーラー流路４６及び中間流路３０は、中間流体３１とヒータークーラー流体１１との間の熱伝達を可能にし、一方、中間流体３１からヒータークーラー流体１１を流体的に隔離している。したがって、ヒータークーラー流体３１は、あるいは熱交換器２６のコイルに有害であり得る物質によって構成されてもよい。熱交換器４０は、使い捨てシステムの一部であってもよく、熱交換器４０に対するヒータークーラー流体３１の有害な影響は熱交換器２６においてよりも許容されている。
【０１５４】
中間流体３１は、入口３２及び出口３４を介して熱交換器２６を循環し、血液ライン２２内の血液の温度を制御している。
【０１５５】
中間流路３０は、中間流体３１の流量を制御するためのポンプ４４を備えている。ポンプ４４は流量制御装置を構成している。ポンプ４４は、コントローラ（図示せず）によって制御されてもよく、設定された流量を維持するための量料センサー装置を含む閉ループ制御システムの一部であってもよい。
【０１５６】
さらに、中間流路は、中間流体３１の添加及び／又は除去を可能にするための充填ポート４２を含んでいる。充填ポート４２は、吸引／通気装置によって構成してもよい。
【０１５７】
図２において、充填ポート４２及びポンプ４４は、上肢の出口３４の下流に示されている。いずれか又は両方が、下肢の入口３２の上流に位置してもよい。
【０１５８】
入口ポート３６及び出口ポート３８の接続は、中間流路３０の取り付け及び取り外しを容易にするために、迅速接続機構を備えていてもよい。例えば、迅速接続機構は、自己密閉膜を含んでもよい。入口ポート３６は、供給ポート１８に取り付けるように構成してもよく、出口ポート３８は、戻りポート１６に取り付けるように構成してもよい。
【０１５９】
図３は、熱交換器４０が迅速接続機構を構成する２つの取り付け可能なプレートを含むヒータークーラー装置２の形態の代替の実施形態を示している。ヒータークーラーデバイス１０には、第１熱交換プレート４０ａが設けられている。中間流路３０は、第２熱交換プレート４０ｂを含んでいる。第１及び第２の熱交換プレート４０ａ及び４０ｂは結合されることができ、図３に示すように結合されて、熱交換器４０を構成している。熱伝達は、プレート間に塗布されたペースト４０ｃによって改善される。ペースト４０ｃの使用はオプションである。第１の熱交換プレート４０ａと第２の熱交換プレート４０ｂとの間の熱伝達を改善するために、他の機構を使用してもよい。
【０１６０】
図３の構成の第１及び第２の熱交換プレート４０ａ及び４０ｂからなる熱交換器４０は、図２と同様の流体隔離構成を提供している。すなわち、ヒータークーラー流路４６は、第１の熱交換プレート４０ａを通って入口ポート３６から出口ポート３８に流れている。入口ポート３６は、ヒータークーラーデバイス１０の供給ポート１８に結合され、出口ポート３８は、戻りポート１６に結合されている。結合は、第１の熱交換器プレート４０ａがヒータークーラーデバイス１０と一体であるように永続的であってもよい。中間流路３０は、第２熱交換プレート４０ｂを貫通している。組み立てられると、中間流体３１は、流体的に隔離された状態でヒータークーラー流体１１と熱的に接触している。
【０１６１】
中間流路３０は、（図２の実施形態に示すように）熱交換器４０とともに、又は（図３の実施形態に示すように）第２の熱交換器プレート４０ｂとともに、使い捨て熱交換器に含まれてもよい。このことによって、中間流路３０の後処理滅菌の必要性が低減される。
【０１６２】
人工肺２０の説明は、処理装置の例示である。ヒータークーラー流体１１は、例えば心筋保護液ラインのような任意の他の体外ラインの熱交換器に提供されてもよいし、独立した熱交換器の熱交換器に提供されてもよい。
【０１６３】
ポンプ４４の提供は例示的なものである。ヒータークーラー流体１１の流量に対する中間流体３１の流量を制御する他の手段を用いてもよい。ポンプ４４は、中間流路３０と一体の遠心ポンプによって構成してもよい。ポンプ４４は、ヒータークーラーシステムの外部駆動装置によって駆動されるように、使い捨てシステムに一体化された遠心ポンプインペラー装置によって構成してもよい。一体化されたインペラー及び外部駆動装置は、磁気結合のために構成されてもよい。他のポンプの種類を使用することができ、その場合、中間流路３０は、それをポンプの種類での使用に適したものにするチューブ又は特性を含んでもよい。例えば、ポンプ４４をローラーポンプで構成してもよい。ローラーポンプは、ヒータークーラー制御システムの一部であってもよいが、使い捨てシステムの一部ではなくてもよい。ローラーポンプに適するために、中間流路３０は、ローラーポンプとともに使用するのに十分な長さ及び可撓性を有するチューブ部分を含んでもよい。
【０１６４】
ヒータークーラー装置１及び２は、熱交換器２６に供給するための単一の中間流路３０を用いて示されている。ヒータークーラーデバイス１０は、２つ以上の熱交換器に対してヒータークーラー流体を同時に供給するように構成してもよい。例えば、酸素供給ライン、心筋保護液ライン及び／又は患者温度制御マットのために、ヒータークーラー流体を同時に供給してもよい。この場合、複数の中間流路を設けて、中間流路とヒータークーラーデバイスとを同時に熱結合させてもよい。例えば、２つの中間流路が設けられてもよい。１つは酸素供給ライン熱交換器用であり、もう１つは心筋保護液ライン熱交換器用であってもよい。ヒータークーラーデバイスは、複数の中間流路から共通の戻りラインを備えて構成されてもよい。
【０１６５】
図４及び図５はそれぞれ、使い捨て（又は「消耗品」）構成要素として使用することができる熱伝達装置３０１及び３０２を示している。図４の熱伝達装置３０１は、図２の熱伝達装置１で使用されたものに対応している。図５の熱伝達装置３０２は、図３の熱伝達装置２で使用されたものに対応している。
【０１６６】
参照を容易にするために、図４及び図５では、対応する構成要素の以前の図で使用されているのと同じ番号が使用されている。熱伝達装置３０１は、熱交換要素を構成する統合熱交換器４０を通る第１の導管を構成するチューブ４１を含んでいる。一端において、チューブ４１は、熱交換器の入口の接続部３３と、他端では、チューブ４１は、熱交換器の出口の接続部３５を含んでいる。熱交換器の接続部は、図２に示す入口３２及び出口３４などの熱交換器の入口及び出口にそれぞれ取り付けるための接続部を構成している。設置されると、チューブ４１は、熱交換器４０及び灌流システム熱交換器を通る中間流路３０を提供している。熱交換器４０は、ヒータークーラーデバイスに接続するための入口ポート３６及び出口ポート３８を有する第２の導管を構成するヒータークーラー流路４６をさらに含んでいる。
【０１６７】
熱伝達装置３０１は、チューブ４１の長手に沿って、充填ポート４２及び一体型ポンプ４４を含んでいる。ポンプ４４の代わりに、チューブ４１は、外部駆動装置とともに使用するためのポンプ構成要素、又は外部ポンプとの使用に適した特性の部分を含んでもよい。例えば、チューブ４１は、外部ローラーポンプとの使用のための十分な長さ及び可撓性のセクション、又は外部駆動装置との使用のための遠心ポンプインペラー装置を含んでもよい。
【０１６８】
上述のように、ヒータークーラー流体を中間流体から及び還流システム熱交換器から流体的に隔離している間に、ヒータークーラーデバイスに設置されると、温度制御されたヒータークーラー流体は流路４６を介して流れ、中間流路３０内の中間流体と熱交換している。
【０１６９】
図５に示す熱伝達装置３０２は、熱交換要素を構成する熱交換プレート４０ｂを含んでいる。熱交換プレート４０ｂは、図３を参照して説明した方法で、ヒータークーラーデバイスに取り付けるように構成された第１の熱交換プレート４０ａと結合するように構成されている。２つのプレート４０ａ及び４０ｂはともに、２つの流体を流体的に隔離しながら、ヒータークーラー流体から中間流体への熱伝達機能を提供している。
【０１７０】
図６及び図７は、図４に示した熱伝達装置３０１に類似した熱伝達装置３０３の部分的に透明な等角図及び断面図をそれぞれ示している。図４、図６及び図７の同じ要素には同じ参照番号が使用されている。熱伝達装置３０３は、ヒータークーラーデバイスから熱伝達装置３０３の中間熱交換器４０に供給されるヒータークーラー流体の入口ポート３６及び出口ポート３８を含んでいる。
【０１７１】
熱伝達装置３０３は、熱交換器入口接続部３３から熱交換器出口接続部３５へ通じる中間流路３０を含んでいる。熱伝達装置３０３は、遠心分離機インペラーのインペラー装置４５を備え、ポンプ４４を構成している。インペラー装置４５は、電動モータ（外部駆動装置は図６及び図７には示されていない）のような外部駆動機構によって駆動される磁石４７及びインペラー４８を含んでいる。インペラー装置４５は、外部駆動機構と連結されると、入口接続部３３から出口接続部３５に中間流体を圧送する。
【０１７２】
迅速接続機構により、入口ポート３６及び出口ポート３８をヒータークーラーデバイスから取り外すことができ、入口接続部３３及び出口接続部３５を灌流システム熱交換器から取り外すことができるので、熱伝達装置３０３は、熱交換装置から取り外し可能である。取り外された熱伝達装置３０３は、その滅菌の必要なく配置することができる。
【０１７３】
実施形態では、熱伝達装置３０３は再使用を意図されており、滅菌することができる。この場合、滅菌は、ヒータークーラーデバイス全体の滅菌を必要とせずに、例えばオフサイトで、ヒータークーラーデバイスの動作とは独立して行うことができる。
【０１７４】
図７に示すように、入口ポート３６は、逆止弁を構成するボール封止バルブ３６１を含んでいる。同様に、出口ポート３８は、逆止弁を構成するボール封止バルブ３８１を含んでいる。逆止弁は、熱伝達装置３０３を取り外した後、ヒータークーラー流体を収容することを補助する。このことは、特に熱伝達装置３０３がヒータークーラーデバイスから迅速に取り外されたときに、ヒータークーラー流体の漏出のリスクを低減している。同様に、逆止弁は、入口接続部３３又は出口接続部３５に設けられてもよく、非滅菌中間流体を収容することを補助している。
【０１７５】
図８は、ヒータークーラーデバイス１０を含むヒータークーラー装置３の構成要素の一部を示している。ヒータークーラー装置３は、概念的には、上述のヒータークーラー装置１に対応するが、それぞれが、上述の熱伝達装置３０３の説明に対応する２つの熱伝達装置３０３ａ及び３０３ｂと結合されてもよい。ヒータークーラーデバイス１０のヒータークーラー流体は、各熱伝達装置３０３ａ、３０３ｂの中間熱交換器に循環され、中間流体と熱交換が可能になり灌流システム熱交換器（図８には示されていない）に圧送される。熱伝達装置３０３ａは、酸素供給ラインの中間熱交換器を提供するために使用されてもよい。熱伝達装置３０３ｂは、心筋保護液ラインの中間熱交換器を提供するために使用されてもよい。各熱伝達装置３０３は、個別に取り外して交換することができる。ヒータークーラー流体が各熱伝達装置３０３の中間流路から流体的に隔離されるので、殺菌性を有する流体がヒータークーラー流体として使用されると、ヒータークーラーデバイス１０の全体を殺菌する必要性は低減し、実質的に削減される。
【０１７６】
図９のダイアグラムは、ヒータークーラー装置を使用して処理装置の温度を制御するための制御方法５０の方法ステップの例示的なシーケンスを示している。この方法は、処理装置を通過する体外流体の温度を制御するためのヒータークーラー装置のヒータークーラーデバイスを提供するステップ５２を含んでいる。ステップ５４では、中間流路を有する中間熱交換器が、ヒータークーラーデバイスと処理装置との間に設けられる。中間流路は、処理装置からのヒータークーラー伝達流体を流体的に隔離している。ステップ５６では、ヒータークーラーデバイス内にヒータークーラー流体が供給される。ヒータークーラー流体は、消毒液であってもよい。さらに、中間流路には中間流体が供給されている。中間流体は、ヒータークーラー流体とは異なる流体であってもよい。例えば、中間流体は、処理装置の熱交換器におけるコイルの磨耗を低減するという特性のために選択された流体であってもよい。中間流体は、水であってもよい。
【０１７７】
ステップ５８において、ヒータークーラー流体は、中間熱交換器を通って循環され、中間流体との熱交換を可能にする。熱交換機構は、使い捨て中間流路の一部としての使い捨て熱交換器を含んでもよい。熱交換機構は、使い捨て中間流路の一部としての使い捨て熱交換器構成要素を含んでもよい。ステップ６０では、中間流体は処理装置の温度を制御するために使用される。
【０１７８】
オプションのステップ６２では、１つ又は複数のヒータークーラー流体、中間流体、及び／又は処理流体の温度又は流量、又は温度と流量の両方が測定される。熱伝達、ひいては処理装置を離れる処理流体の温度をより良好に制御するために、温度及び／又は流量を使用することができる。オプションのステップ６４では、ヒータークーラー流体、中間流体の流量、又はヒータークーラー流体及び中間流体の両方の流量が制御されて、処理装置における熱伝達をより良好に変調する。制御装置は、設定点温度又は熱伝達勾配を有する閉ループ制御機構を含んでもよい。
【０１７９】
図１０は、灌流システム熱交換器における熱伝達を制御する方法７０の方法ステップの例示的なシーケンスを示す図である。この方法は、灌流システム熱交換器を提供するステップ７２を含んでいる。灌流システム熱交換器は、患者に投与する体外の患者の流体を調整するための体外流体処理装置の一部である。灌流システム熱交換器は、流体熱伝達媒体のための第１の流路と、熱伝達媒体との熱エネルギーの交換を介して温度制御される体外患者流体のための第２の流路とを含んでいる。
【０１８０】
ステップ７４において、熱伝達媒体が、灌流システム熱交換器の第１の流路を通って供給される。熱伝達媒体は、抗菌流体を含んでいる。オプションのステップ７６において、灌流システム熱交換器は、人工肺の一部として、及び／又は心筋保護液送達システムの一部として提供されてもよい。同様に（図１０には示されていない）、流体ライン内の体外流体の温度を制御するために、灌流システム熱交換器を「独立型」ユニットとして提供することができる。オプションのステップ７８において、熱伝達媒体としてグリコールが提供される。ステップ８０において、熱伝達媒体は、灌流システム熱交換器における熱伝達を制御するために、すなわち、熱伝達媒体を第１の流路に流し、温度制御された体外患者流体を第２の流路に流すことによって使用される。
【０１８１】
熱伝達流体（heat transfer fluid）及び熱伝達流体（thermal transfer fluid）の表現は、本明細書の目的のために同義であるとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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